【得分宝典】高中物理 专题五 振动 波 光学 成树明.doc

得分宝典之高中物理专题五 振动 波 光学 成树明概述知识梳理75用心 爱心 专心第一章 机械振动 考纲解读考纲内容要求名师解读简谐运动1本节是为机械振动，有3个级考点、1个级考点和1个实验。高考命题以选择题和填空题为主，选择题往往与后面的知识点综合进行考查2本节的重点是简谐运动中各物理量的变化规律、单摆。简谐运动的公式和图象单摆、单摆的周期公式受迫振动和共振实验：探究单摆运动、用单摆测定重力加速度 基础巩固1回复力：使振动物体回到 的力叫做回复力。回复力是根据力的 来命名的。回复力的方向总是指向 。回复力可以是物体所受的合外力，也可以是几个力的合力，也可以是一个力，或者某个力的分力。2简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从 函数的规律，即它的振动图像（x-t图像）是一条 曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动简谐运动是物体在跟偏离 的位移成正比，并且方向总是指向 的回复力的作用下的振动。3平衡位置：是振动物体受回复力等于 的位置；也是振动停止后，振动物体所在位置；平衡位置通常在振动轨迹的中点“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为 的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为 。4振幅：振动物体离开平衡位置的 距离叫做振动的振幅振幅是 （标量、矢量）。振幅是反映振动 的物理量。5周期和频率：振动物体完成一次 所用的时间叫做振动的周期，单位时间内完成 叫做全振动的频率，它们的关系是 。每经过一个周期，描述振动的物理量大小和方向都恢复到原来状态，振动质点都以相同的方向通过 。动质点在一个周期内通过的路程为 a，半个周期通过的路程为 a，但四分之一周期通过的路程也能大于a，可能等于a，也可能小于a，这要看从何位置开始计时。6简谐运动的对称性：做简谐运动的物体在经过关于平衡位置对称的两点时，两处的加速度、速度、回复力大小 ，动能、势能 。7简谐运动的图象：振动图象表示了振动物体的 随 变化的规律。反映了振动质点在所有时刻的位移从图象中可度曲的信息有 等。8简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的 。振动系统的机械能与振幅有关，振幅越大，则系统机械能 。简谐运动的过程是系统的 和 相互转化的过程，转化过程中机械能的总量 。在平衡位置处，动能 ，势能 ；在最大位移处，势能 ，动能 。9单摆：一根上端固定的细线，下系一个小球就构成了单摆。要求细线的质量、弹性可以忽略，线的长度比小球的直径 。单摆的回复力是摆球重力的 分力，在摆角 的情况下，单摆做简谐运动，单摆的周期公式为 。10在用单摆测重力加速度的实验中，要注意：（1）单摆模型应符合理论要求，即摆线要细且弹性要 ，摆球应用密度 的小球且直径 ，单摆的振幅不要 ；（2）测量摆长时，不能漏记摆球的 ；（3）应从摆球通过 时开始计时，因为摆球在通过 时的瞬时速度最大，判定摆球经过该位置时对应时刻产生的计时误差小。11受迫振动：物体在外界 的作用下的运动叫做受迫振动物体做稳定的受迫振动时振动频率等于 的频率，与物体的固有频率 。12共振：当驱动力的频率等于物体的 时，受迫振动的振幅 ，这种现象叫做共振。驱动力的频率与物体的固有频率相差越远，受迫振动的振幅越 ，声波的共振现象叫做 。自我校对：1平衡位置 效果 平衡位置 2正弦（或余弦） 正弦（或余弦） 平衡位置 平衡位置 3零 零 零 4最大 标量 强弱 5全振动 全振动的次数 原位置 4 2 探究实验123拓展实验或迷你实验练一练 重点突破一、直击考点考点一理解简谐运动的位移、速度、加速度、回复力1位移位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段，方向为从平衡位置指向振子位置，大小为平衡位置到该位置的距离。2速度描述振子在振动过程中经过某一位置或在某一时刻运动的快慢。在所建立的坐标轴上，速度的正、负表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。3加速度根据牛顿第二定律，做简谐运动物体的加速度ax.由此可知，加速度的大小跟位移大小成正比，其方向与位移方向相反。振子在位移最大处加速度最大，通过平衡位置时加速度为零，此时加速度改变方向。4回复力（1）来源：是振动物体所受的沿振动方向所有力的合力。（2）效果：产生振动加速度，改变速度的大小，使物体回到平衡位置。（3）证明：在简谐运动中回复力fkx，我们常常利用这一特征来判断一个振动是否是简谐运动。【例1】一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的有（）a若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值b振子通过平衡位置时，速度为零，加速度为最大值c振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同d振子每经过同一位置，其速度不一定相同，但加速度一定相同考点二简谐运动的规律1对一次全振动的认识简谐运动的物体，某段的振动是否为一次全振动，可从以下两个角度判断：（1）从物体经过某点时的特征物理量看，如果物体的位移、速度第一次同时回到原值（大小、方向），即物体完成了一次全振动。（2）若物体在某段振动中，通过的路程等于振幅的4倍，这一定是一次全振动。2各物理量间的变化规律当物体做简谐运动时，偏离平衡位置的位移x、回复力f、加速度a、速度v、动能ek、势能ep、总能量e遵循一定的变化规律，现列表如下：物理量过程xfavekepe远离平衡位置增大增大增大减小减小增大不变靠近平衡位置减小减小减小增大增大减小3简谐运动的对称性（1）振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、f、a等大反向，v、ek、ep等大。（2）振动质点来回经过相同的两点间的时间相等，即，质点经过关于平衡位置对称的两线段时间相等，如图中tbctbc 。4简谐运动的周期性（1）每经过一个周期，描述振动的物理量的大小和方向都恢复到原状态（如x、f、a、v等），振动质点都以相同的方式通过原位置。（2）振动质点在一个周期内通过的路程为4a（a为振幅），半个周期通过的路程为2a，但内通过的路程可能大于a也可能等于a，还可能小于a，这要看从何位置开始计时。提示：利用简谐运动的对称性，可以解决物体的受力问题，如放在竖直弹簧上做简谐振动的物体，若已知物体在最高点的加速度，可求物体在最低点弹簧的弹力但要注意最高点和最低点加速度的方向相反由于简谐运动有周期性，涉及简谐运动时往往出现多解分析此类问题时，特别应注意：物体在某一位置时，位移是确定的，而速度不确定，时间也存在周期性【例2】（2011上海浦东）某质点正在作周期为t的简谐运动，下列说法中正确的是（ ）a质点从平衡位置起第1次到达最大位移处所需时间为b质点走过一个振幅那么长的路程所用的时间总是c质点在时间内走过的路程可以大于、也可以小于一个振幅的长度d质点在时间内走过的路程可能等于一个振幅的长度【例3】（2012上海川沙中学）如图所示为某弹簧振子在0-5s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（ ）a振动周期为5s，振幅为8cm b第2s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值c第3s末振子的速度为正向的最大值 d从第1s末到第2s末振子在做加速运动考点三 单摆的理解1单摆及成立条件（如图所示）（1）细线不可伸长，质量忽略。（2）小球可视为质点，空气阻力不计。2受力特征：重力和细线的拉力 （1）回复力：摆球重力沿切向方向上的分力，f回mgsin xkx 。（2）向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力充当向心力，f向fmgcos 。注意：当摆球在最高点时，f向0，fmgcos 。当摆球在最低点时，f向，f向最大，fmgm 。3周期公式：t2 ，f （1）测重力加速度g，只要测出单摆的摆长l，周期t，就可以根据g42，求出当地的重力加速度g 。（2）l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心。（3）g为当地重力加速度。4摆球在摆动过程中，动能与重力势能相互转化，机械能守恒，振动能量大小的标志为单摆的振幅。提示：当物体在圆轨道上做小角度往复运动时，往往可等效为单摆圆轨道半径即为等效摆长。 【例4】（2012北京西城）如图所示，长度为l的轻绳上端固定在o点，下端系一小球（小球可以看成质点）。在o点正下方，距o点处的p点固定一颗小钉子。现将小球拉到点a处，轻绳被拉直，然后由静止释放小球。点b是小球运动的最低位置，点c（图中未标出）是小球能够到达的左方最高位置。已知点a与点b之间的高度差为h，hl。a、b、p、o在同一竖直平面内。当地的重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是a点c与点b高度差小于hb点c与点b高度差等于hc小球摆动的周期等于d小球摆动的周期等于【例5】（2011上海徐汇）在同一地点的两个单摆做简谐运动的图像如图所示，则由图可知，两单摆的（ ）a摆长一定相等b摆球质量一定相等c摆动的最大偏角一定相等d摆球同时改变速度方向【解析】由图知两单摆周期相同，由单摆周期公式知两单摆摆长一定相等，选项a正确；由图知两单摆振幅不同，则两单摆的最大偏角一定不相等，选项c错误；由图还知两单摆位相相差，并不同时改变速度方向，选项d错误；由图不知两摆球的质量关系，选项b错误。【答案】a【点评】由两单摆振动图象可直接看出周期相同、振动与位相不同。二、走出误区误区一 由于振动的往复性，质点经过某一位置时，因速度方向不一致会导致多解。而部分同学往往问题考虑不全面而漏解。【例1】一质点在平衡位置o附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经0.13 s质点第一次通过m点，再经0.1 s第二次通过m点，则质点振动周期是多少？错解：只解出0.72s或0.24s中的一种情况。原因：分析问题不全面。正解：质点的振动周期的可能值为0.72 s和0.24 s误区二 误认为单摆摆球的回复力是其所受的合力【例2】（2012上海吴淞中学）关于单摆的运动有下列说法，正确的是（ ）a单摆的回复力是摆线的拉力与重力的合力b单摆的回复力是重力沿摆球运动轨迹切向的分力c单摆的周期与质量无关与振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关d在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变快 巩固练习1简谐运动是下列哪一种运动（ ）a匀变速运动 b匀速直线运动 c变加速运动 d匀加速直线运动1c 提示：由于做简谐运动的物体所受的合外力即回复力大小和方向随随时间变化，由牛顿第二定律知其加速度的大小和方向也随时间发生变化，故正确选项为c。2一根劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端挂一质量为m的物体，让其上下振动，振幅为a，当物体运动最高点时，其回复力大小为（ ）amg+ka bmg- ka cka dka- mg 2c 提示：回复力的大小与振子离开平衡位移的大小成正比，故正确选项为c。3（2012上海虹口）在上海走时准确的摆钟，随考察队带到珠穆朗玛峰的顶端，则这个摆钟 （ ）a变慢了，重新校准应减小摆长 b变慢了，重新校准应增大摆长c变快了，重新校准应减小摆长 d变快了，重新校准应增大摆长 3a 提示：摆钟随考察队带到珠穆朗玛峰的顶端，重力加速度减小，摆动周期增大，摆钟变慢了，重新校准应减小摆长，选项a正确。4（2012江西联考）如图所示。曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则（ ）a当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5sb当振子稳定振动时，它的振动频率是4hzc当转速增大时，弹簧振子的振幅增大d当转速减小时，弹簧振子的振幅增大5（2011锦州模拟）利用单摆测重力加速度的实验中，如果偏角小于5，但测出的重力加速度的数值偏大，可能的原因是（ ）a振幅较小b测摆长时，只量出摆线的长度，没有从悬挂点量到摆球中心c数振动次数时，少计了一次d数振动次数时，多计了一次5d 提示：由单摆周期公式，得，可见导致重力加速度值偏大的原因可能是测得摆长偏大或周期偏小，故正确选项为为d。 提高训练6（2011江西上饶）正在运转的洗衣机，当其脱水桶转得很快时，机器的振动并不强烈，切断电源，转动逐渐停下来，到某一时刻t，机器反而会发生强烈的振动。此后脱水桶转速继续变慢，机身的振动也随之减弱，这种现象说明（ ）a在t时刻脱水桶的惯性最大b在t时刻脱水桶的转动频率最大c在t时刻洗衣机发生共振d纯属偶然现象，并无规律6c 提示：质量是惯性大小的量度，脱水筒转动过程中质量近似不变，惯性不变，脱水筒的转动频率与转速成正比，随着转动变慢，脱水筒的转动频率减小，因此，t时刻的转动频率不是最大的，在t时刻脱水筒的转动频率与机身的固有频率相等发生共振，故正确选项为c。7（2011苏锡常镇）一个摆长为 l 的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时（取t=0），当 t =时， 摆球具有负向最大加速度，则单摆的位移 x 随时间 t 变化的图象是 （ ）7b 提示：由单摆周期公式知t =，故正确选项为b。8（2011上海宝山）如图所示，一弹簧振子在b、c两点间做机械振动，b、c间距为12cm，o是平衡位置，振子每次从c运动到b的时间均为0.5s，则下列说法中正确的是（ ）a该弹簧振子的振幅为12cmb该弹簧振子的周期为1sc该弹簧振子的频率为2hzd振子从o点出发到再次回到o点的过程就是一次全振动9（2012安徽滁州）一个质点以o为中心做简谐运动，位移随时间变化的图像如图所示表示的原点在不同时刻的相应位置下，下列说法正确的 （ ）a质点在位置比位置时相位超前/4b质点通过位置时，相对平衡位置的位移a/2c质点从位置到和从位置到所用时间相等d质点从位置到和从到的平均速度相等10（2012山西太原）某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移x随时间t变化的关系为x=asint，振动图象如图所示，下列说法正确的是（ ）a弹簧在第1s末与第3s末的长度相同b简谐运动的圆频率是/4 rad/sc第3s末振子的位移大小为/2ad从第3s末到第5s末，振子的速度方向发生变化e从第3s末到第5s末，振子的加速度方向不发生变化11（2011上海奉贤改编）某平台沿竖直方向做简谐运动，一物体置于振动平台上随平台一起振动。当物体对台面的正压力为最大时，下列关于振动平台可能所处的位置正确的是（ ）a当振动平台运动到最高点时b当振动平台向下运动过振动中心点时c当振动平台运动到最低点时d当振动平台向上运动过振动中心点时11c 提示：当物体对台面的正压力为最大时，处于超重状态，平台应具有向上的最大加速度，在最低点位移，故正确选项为c。12（2011江苏南通）有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的dis系统较准确地探究了“单摆的周期t与摆长l的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了t2l图象，如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是 （选填“a”或“b”）。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比 。13（2011沈阳铁路实验中学检测）心电图仪是用来记录心脏生物电的变化规律的装置，人的心脏跳动时会产生一股股强弱不同的生物电，生物电的变化可以通过周围组织传到身体的表面。医生用引导电极放置于肢体或躯体的一定部位就可通过心电图仪记录出心电变化的波动曲线，这就是心电图。下面是甲、乙两人在同一台心电图机上作出的心电图分别如图甲、乙所示，医生通过测量后记下甲的心率是60次分。求：（1）该心电图机图纸移动的速度；（2）乙的心动周期和心率。13（1）25mm/s （2）0.8s 75次/分14（2010河南开封改编）光滑的水平面上放有质量分别为m和的两木块，下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块之间的最大静摩擦力为，为使这两个木块组成的系统能像一个整体一样地振动，求系统的最大振幅。14解析：由牛顿第二定律对上面木块有 对系统有 联立解得 15如图所示，一块涂有碳黑的玻璃板，质量为2 kg，在拉力f的作用下，由静止开始竖直向上做匀加速运动。一个装有水平振针的振动频率为5 hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线，量得oa1 cm，ob4 cm，oc=9 cm 。求外力f的大小。（g10 m/s2）1524n解析：设板竖直向上的加速度为a，则有 又 由牛顿第二定律得f-mg=ma 由式联立解得 f24 n第二章 机械波考纲解读考纲内容要求名师解读机械波1本节为机械波，有4个级考点和2个级考点。高考命题以选择题和简单计算题为主，选择题往往与前面的机械振动知识点综合进行考查。2本节的重点是横波图象、波速、波长和频率（周期）的关系等。横波和纵波横波的图象波速、波长和频率（周期）的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应 基础巩固1 机械波： 在 中的传播，形成机械波。机械波产生的条件是，一要有 ，二要有传播振动的 。它与振动的关系是，有振动 有波，有波 有振动。机械波传播的是 ，也是传播能量和信息的方式之一。机械波传播过程中，介质中的各个质点只是在 附近做受迫振动，质点并没有随波 。机械波分为横波和纵波两类，质点振动方向与波的传播方向 的叫横波，质点振动方向与波的传播方向 的叫纵波。2波的图象：波的图象反映了介质中 在某一时刻相对平衡位置的位移。从图象中我们可以读出各个质点的位置、波长、振幅等。3波长：在波的传播方向上， 总是相等的两个相邻质点间的距离，叫波长。 时间内波传播的距离是一个波长在横波中，两个相邻的 间的距离，等于波长；在纵波中，两个相邻的 间的距离，等于波长。4波的周期和频率：在波的传播过程中，波的周期和频率等于 的周期和频率。波的频率是由 决定的，波长是由 决定的。 5波速：波速是由 决定的，反映的是波在介质中传播的快慢波长、波速和频率三者之间的关系为 。6波的衍射现象：波绕过 继续传播的现象叫做波的衍射。发生明显衍射的条件是，孔、缝、障碍物的尺寸比波长小或跟波长 。一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。7波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播；在他们重叠的区域内，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时分别引起的位移的 和。8波的干涉：两列相干波叠加，使得某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并且振动加强区域和振动减弱区域相互 ，这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做波 。产生干涉的条件是两列波的频率 ，相位差恒定。一切波都可能发生干涉，干涉是波特有的现象。9多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到波的频率 的现象，叫做多普勒效应。当波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率 波源的频率；当波源和观察者相对靠近时，观察者接收到的频率 波源的频率；当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率 波源的频率。一切波都能发生多普勒效应。自我校对： 1机械振动；介质；波源；介质；未必；一定；运动形式；平衡位置；迁移；垂直；在同一直线上 2各个质点 3相对平衡位置的位移；一个周期；波峰（或波谷）；密部（或疏部） 4波源；波源；波源和介质共同 5介质； 6障碍物；相差不多 7矢量 8间隔；干涉图样；相同 9发生变化；等于；大于；小于 探究实验123拓展实验或迷你实验 重点突破一、直击考点考点一 机械波的传播和波的图象1物理意义波动图象描述的是介质中各质点在某一时刻位移的情况。2振动图象与波动图象的比较振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向上的所有质点研究内容一个质点位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象图象信息（1）质点振动周期（2）质点振幅（3）各时刻质点位移、速度、加速度（包括大小、方向）（1）波长、振幅（2）任意一质点此刻的位移（3）任意一质点在该时刻加速度方向图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长3由t时刻波形图画（tt）时刻的波形图（1）平移法：先算出经t时间波传播的距离xvt，再把波形沿波的传播方向平移x 。当x，即xnx时，可采取去整（n）留零（x）的方法，只需平移x即可。（2）特殊点法：在t时刻波形图中找几个特殊质点，即处于平衡位置及波峰、波谷的质点找到它们经t后的位置，然后按正弦规律画出（tt）时刻波形。4波的传播方向与质点振动方向的互判方法（1）根据波的传播特性判断由传播方向判定质点振动方向：确定该质点前边相邻的一质点，根据这一质点此时的位置，确定要判定质点的振动方向。由质点的振动方向判定波的传播方向：由某质点的振动方向确定哪边是它前边的点，从而确定波的传播方向。（2）“上下坡”法：沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动由某一质点的振动方向，也可确定该段是上坡或下坡即“上坡下，下坡上”。【例1】（2012苏北四市联考）如图所示是一列简谐横波在t=0时的波形图，此时p点沿y轴的正方向运动，已知波的传播速度为2m/s。则下列说法中正确的是（ ） x/my/cm00.10.30.5pq5-5a波长为0.6mb波沿x轴正方向传播c经过t=0.4s质点p沿x轴移动0.8md经过任意时间质点q和p的振动情况总是相同的【例2】（2011山东）如图所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t1=0时的波形图，此时p质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01s时的波形图已知周期t0.01s 。（1）波沿x轴_（填“正”或“负”）方向传播。（2）求波速。x/my0123456789a-a【解析】（1）由图知t1=0时，由p质点向y轴负方向运动知波源在其左侧，则波沿x轴正方向传播。（2）由题意知=8m 联立式代入数据解得 v=100m/s【答案】（1）正 （2）100m/s【点评】质点振动一个周期，波传播一个波长，反过来波传播一个波长所用的时间为一个周期。考点二简谐波中常见多解问题波动问题一般具有多解性，即题目有多个答案或系列解，出现多解的原因主要有以下几个方面：1波的空间周期性沿波的传播方向相距波长整数倍的各质点振动情况完全相同，因此在同一波形图上，某一振动状态（位移、速度等）会不断地重复出现，这就是波的空间周期性。2波动的周期性经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况（位移、速度、加速度等）与它在t时刻的振动情况完全相同。另外，在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点，振动情况也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量多值。3波传播的双向性在一维的条件下，机械波既可以向x轴正方向传播，又可以向x轴负方向传播导致多解。【例3】（2012北京西城）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线表示t=0时刻的波形，虚线表示t=0.7s时刻的波形。则这列波的（ ）a波长为4mb周期可能为0.4sc频率可能为0.25hzd传播速度可能约为5.7m/s【例4】（2012河北唐山）一列简潜横波，如图中的实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s时的波形图象。（1）假定波向左传播，求它传播的可能距离；（2）若这列波向右传播，求它的最大周期：（3）假定波速是35m/s，求波的传播方向。【解析】由波形图可知波长为=4m。（1）假定波向左传播，向左传播时传播的距离为m （n=0,1,2）（2）若这列波向右传播，则有 （n=0,1,2）解得 （n=0,1,2）在所有可能的周期中，当n=0时的最大，故（3）假定波速是35m/s，波在02 s内传播的距离为则 ，故波向左传播。【答案】【点评】由波传播方向的不确定性及波传播的周期性均可导致波动问题多解。考点三波的干涉与波的衍射的比较内容衍射和干涉定义现象可观察到现象的条件相同点波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长干涉和衍射是波特有的现象波的干涉频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且加强和减弱的区域相间分布的现象出现振动强弱相间的区域某些区域总是加强，某些区域总是减弱两列波的频率相同提示：干涉和衍射是波两个特有的现象，只要是波，一定情况下都能发生干涉和衍射；若某种现象里出现了干涉或衍射现象，这一定是波的行为。但发生干涉和衍射的条件各不相同，应注意区分。【例5】（2012江西九江联考）下列物理现象中：（1）在春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；（2）“闻其声而不见其人”；（3）学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；（4）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的（ ）a反射、衍射、干涉、多普勒效应 b折射、衍射、多普勒效应、干涉c反射、折射、干涉、多普勒效应 d衍射、折射、干涉、多普勒效应【解析】在春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。【答案】a【点评】干涉和衍射是波特有的现象，熟知其产生条件和常见现象是解答此类问题的关键。二、走出误区误区一 波向外传播的是运动形式，质点在其平衡位置附近做简谐运动，误认为质点随波向外传播。【例1】（2011北京）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（ ）a它的振动速度等于波的传播速度b它的振动方向一定垂直于波的传播方向c它在一个周期内走过的路程等于一个波长d它的振动频率等于波源的振动频率误区二 对波的干涉的认识误区【例2】当两列频率相同的波发生干涉时，若两列波的波峰在某质点p相遇，则有（ ）a质点p的振动始终加强，p点的振幅最大b质点p的振动始终加强，p的位移始终最大c质点p的振动有时加强，有时为零，振幅随时间周期性变化d质点p的振动的频率为波的频率的2倍错解：b 原因：描述振动强弱的物理量是振幅而不是位移，将振幅与位移混淆。正解：a原因：质点p处振动始终加强，其频率不变，振幅最大，但位移是变化的，故正确选项为a。 巩固练习1（2011上海金山）声波能绕过某一建筑物传播，这是因为（ ）a声波是纵波b声波是横波c声波的波长较长d声波的波长较短1c 提示：这是波的衍射现象，发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波波小或跟波长差不多，故正确选项为为c。2（2011上海崇明）如图所示，是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷，此时（ ）aa点振动加强，c点振动减弱ba点振动减弱，b 振动加强cab连线的中点振动减弱dac连线上振动都加强2a 提示：ab两点及ab连线上均为振动加强点，cd两点均为振动减弱点，故正确选项为为a。3（2010天津卷）一列简谐横波沿x轴正向传播，传到m点时波形如图所示，再经0.6s，n点开始振动，则该波的振幅a和频率f为（ ）aa=1m f=5hzba=0.5m f=5hzca=1m f=2.5 hzda=0.5m f=2.5 hz3d 提示：由图像可知振幅为0.5m，波长为4m，由于经过0.6s，n点开始振动，波速为，所以，故正确选项为d。4（2010上海）如右图，一列简谐横波沿轴正方向传播，实线和虚线分别表示时的波形，能正确反映时波形的是图4d 提示：由得t=2s，则，经t，x=0的质点运动到波峰处，故正确选项为d。5 （2012江西联考）如图所示，在xoy平面内有一列沿x轴传播的简谐横波，频率为2.5hz 。在t=0时，p点位于平衡位置，且速度方向向下，q点位于平衡位置下方的最大位移处。则在t=0.35s时，p、q两质点（ ）oxypqa位移大小相等，方向相同 b速度大小相等，方向相同c速度大小相等，方向相反 d加速度大小相等，方向相反 提高训练6（2012上海虹口）小河中有一个实心桥墩p，a为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如右图所示，小河水面平静。现在s处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶a振动起来，可以采用的方法是 apsa提高拍打水面的频率b降低拍打水面的频率c无论怎样拍打，a都不会振动起来d无需拍打，a也会振动起来6b提示：使形成的水波能带动树叶a振动起来，必须使水面形成的波波长足够长，衍射现象明显，可以采用的方法是降低拍打水面的频率，选项b正确。7（2012北京东城）一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由a向b传播，a、b间的距离为3m，如图甲所示。若质点b的振动图象如图乙所示，则质点a的振动图象为丙图中的（ ）7d 提示：由质点b的振动图象可知，周期为4s。波长为4m。由a、b间的距离为3m，质点a振动比b超前3t/4，画出ab之间的波形图，由波形图可知，质点a的振动图象为丙图中的d。8（2012山西四校联考）振源s在o点做竖直方向的简谐运动，频率为10hz，t=0时刻向右传播的简谐横波如图所示（向左传播的简谐横波图中未画出）。则以下说法正确的是（ ）at=0时，x=1m处的质点振动方向向上bt=0时，x=-2m处的质点振动方向向上ct=0.175s时，x=-1m处的质点处在波谷位置dt=0.175s时，x=1m处的质点处在波峰位置e波速大小为20m/s9（2011北京市海淀区模拟）巡警车在高速公路上以100km/h的恒定速度行驶巡警车向正前方在同一车道上前进的一辆轿车发出一个已知频率的超声波脉冲，该超声波脉冲被那辆轿车反射回来，若巡警车接收到的反射回来的超声波频率比发射的低，则说明轿车的车速（ ）a大于100km/h b小于100km/h c等于100km/h d无法确定9a 提示：反射回来的超声波频率比发射的低，说明两车间的距离是不断变大，故正确选项为为a。图甲图乙10（2012重庆期末）如题图甲所示为某振源的振动图象，题图乙为该振源振动在t时刻在介质中形成的沿x轴传播的简谐横波。以下说法正确的是（ ）a质点p的振幅为0b如果q点是振源，则p点至少振动了 5t/4c如果q点是振源，则q点至少振动了 9t/4d如果t时刻p点沿y轴正向振动，则 波沿-x方向传播11（2012丹东联考）一列简谐波沿x轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示，a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置如再过3/2个周期，其中某质点继续振动的图象如图乙所示，则该质点是aa处质点 bb处质点cc处质点 dd处质点11d 提示：画出再过3/2个周期后的波形图，a处质点处于波谷，c处质点处于波峰，b处质点处于平衡位置且向下运动，d处质点处于平衡位置且向上运动，所以图乙是d处质点的振动图象，选项d正确。12（2012浙江联考）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的m点时开始计时，已知p点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是：a质点q（x=9m，图中未画出）经过0.5s第一次到达波谷-10x/my/cm100123456mpmb质点p在0.1s内沿波传播方向的位移为1mc若在q处放一接收器，接到的波的频率小于2.5hzd若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象13（2012山东潍坊联考）一列横波在x轴上传播，在tl=0时刻波形如图中实线所示，t2=0.05s时刻波形如图中虚线所示,且此时x=6m处的质点正从平衡位置向下振动.（1）这列波的振幅和波长；（2） 已知，波速大小及方向。13（1）0.2m 8m （2）280m/s 沿x轴负方向解析：（1）由波形图可知振幅a=02m； 波长=8 m （2）波沿x轴负方向传播 由于，故由波速公式v=/t解得 v=280m/s14（2012洛阳联考）一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的图象如图所示，经过的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形。（1）该列波的传播速度；（2）画出时刻的波形。14（1）20m/s （2）见解析解析：（1）从图象可知波长，经过时间，恰好第三次重复出现图示的波形，则周期，波速v=20m/s （2）虽然波的传播方向不确定，但由于=1.5 t，可以确定该时刻的波形图如图中虚线所示。15（2012武汉调研）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的波速均为v=0.4m/s，波源的振幅均为a=2cm，图示为t=0时刻两列波的图象，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的p、q两质点恰好开始振动。质点m的平衡位置位于x=0.5m处。求：（1）两波相遇的时刻；（2）至t=1.5s时刻质点m运动的路程。t=1.5s时，m点振动了t=0.75s，即3t/4。根据简谐运动的周期性，m点运动的路程s=3a=12cm。第三章 光考纲解读考纲内容要求名师解读光的折射定律1本节为光学，有3个级考点、1个级考点和2个实验。本节高考命题形式比较灵活，选择题、填空题和简单计算题均有涉及2本节的重点是光的折射和全反射及两个光学实验等折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测光的波长 基础巩固1折射定律：折射光线与入射光线、法线处于 内，折射光线与入射光线分别位于法线 ，入射角的正弦与折射角的正弦成 ，即 。2折射率：把光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦 ，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，即 。折射率表示介质折射光的本领大小的物理量，它的大小由介质和光源的 决定，而与入射角、折射角的大小 。某一频率的光在不同介质中传播时，频率不变但折射率不同，所以光速不同，波长也不同；不同频率的光在同一介质中传播时，折射率不同，所以光速不同，波长也不同。频率越高，折射率越 。3在测定玻璃的折射率实验中要注意：实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且各点之间距离要稍_些；入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差但入射角不宜太 ，也不宜太 。在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能 。4光的干涉现象：频率 且振动情况完全相同的两束光，在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域的现象。激光器发的光是 光源。5双缝干涉（1）托马期 杨在历史上第一次巧妙的利用双缝将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然 ）得到了相干光源，成功做出了光的干涉实验。（2）明暗条件：若光屏上某点p到双缝s1、s2的路程差s是波长的整数倍，即s=n（n=1、2、3）时，p点将出现 条纹；若光屏上某点p到双缝s1、s2的路程差s是半波长的奇数倍，即（n=1、2、3）时，p点将出现 条纹。（3）条纹间距：同一双缝干涉实验中，任意两个相邻的明纹或暗纹间的距离是 的，大小为 ，其中l为双缝到光屏的距离，d为双缝间距，为光波波长。 6色散：含有多种颜色的光被分解为 的现象叫光的色散。色散分折射色散和干涉色散光通过棱镜时将向棱镜的横截面的 方向偏折，通过棱镜成像偏向 。实验表面，一束白光进入棱镜而被折射后，在屏上的光斑是彩色的，说明光在折射时发生了 。红光通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光的要 ，而紫光的偏折程度比其他颜色的光要 。如图所示，把这层液膜当做一个平面镜，用它观察灯焰的像：是液膜前后两个反射的光形成的，与双缝干涉的情况相同，在膜上不同位置，来自前后两个面的反射光用图中实虚线来代表两列光，所走的路程差不同在某些位置叠加后加强，出现了 纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现了 纹。7衍射：光偏离 传播 障碍物进入阴影区域里的现象发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸跟波长差 ，甚至比波长还 。单缝衍射条纹是不等间距的，中央明纹又宽又亮，两边条纹宽度变窄，亮度也明显减弱，当单缝宽度变小时明纹宽度及间距变 。8光的偏振：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，并且沿各个方向振动的光波强度都 ，这种光叫做自然光自然光照射到偏振片时，只有振动方向跟偏振片的透振方向 的光波才能通过，也就是说，通过偏振片的光波，在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，这种光叫做偏振光。只有 波才有偏振现象，光的偏振现象说明光是一种 波。9全反射：当光从 介质射向 介质，且入射角 临界角时，折射光线将消失，这一现象叫做光的全反射现象光密介质与光疏介质具有 性。当